इ.स. १६८७ साली न्यूटनचा गुरुत्वाकर्षणाचा सिद्धांत प्रसिद्ध झाला. त्यानंतर खगोलज्ञांना ग्रहगणितासाठी पृथ्वीचे वजन माहीत असण्याची आवश्यकता भासू लागली. यासाठी पृथ्वीची घनता माहीत असायला हवी. ही घनता मोजण्याचे प्रयत्न अठराव्या शतकाच्या उत्तरार्धात इंग्लंडमध्ये सुरू झाले. मात्र त्यावर समाधानी नसणारया इंग्लडच्याच हेन्री कॅव्हेंडिश याने त्यानंतर स्वतच प्रयोग सुरू केले. यासाठी कॅव्हेंडिशने आपला मित्र जॉन मिशेल याने बनवलेले ‘टॉर्शन बॅलन्स’ हे, दोन गोळ्यांतील आकर्षण मोजता येणारे साधन वापरले. अधिक अचूकतेसाठी कॅव्हेंडिशने त्यात महत्त्वाचे बदल करून घेतले.
हेन्री कॅव्हेंडिशने या टॉर्शन बॅलन्समध्ये प्रत्येकी सुमारे पाऊण किलोग्रॅम वजनाचे दोन शिशाचे गोळे, दोन मीटर लांबीच्या एका आडव्या लाकडी दांडय़ाच्या टोकांवर तारेद्वारे टांगले होते. हा दांडा एका तारेने वरच्या एका आधारावर टांगला होता. त्यामुळे हा दांडा स्वतच्या मध्यिबदूतून जाणाऱ्या अक्षाभोवती मोकळेपणाने फिरू शकत होता. त्यानंतर कॅव्हेंडिशने, एका दांडय़ाला टांगलेले शिशाचे प्रत्येकी सुमारे १६० किलोग्रॅम वजनाचे दोन मोठे गोळे, या पाऊण किलोग्रॅम वजनाच्या गोळ्यांजवळ सरकवले. या मोठय़ा गोळ्यांच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे हे छोटे गोळे वरील दांडय़ासह किंचितसे फिरले. या छोटय़ा गोळ्यांच्या फिरण्याचे प्रमाण मोजून कॅव्हेंडिशने, गणिताद्वारे या मोठय़ा व लहान गोळ्यांचे एकमेकांवरचे गुरुत्वाकर्षणाचे बल काढले. गुरुत्वाकर्षणाचे बल हे अत्यंत क्षीण असल्याने या गोळ्यांचा एकमेकांवर होणारा परिणाम हा अत्यल्प होता. त्यामुळे इतर कोणत्याही घटकाचा या प्रयोगावर परिणाम होणार नाही, याबाबतीत कॅव्हेंडिशने कमालीची काळजी घेतली होती. हवेतील प्रवाहांचा परिणाम टाळण्यासाठी हा प्रयोग बंदिस्त लाकडी खोलीत केला जाऊन त्याची निरीक्षणे, भिंतीत बसवलेल्या दुर्बणिीद्वारे खोलीच्या बाहेरून केली.
पृथ्वीची घनता ही या गोळ्यांच्या घनतेवर, त्यांच्यातील एकमेकांवरील गुरुत्वाकर्षणाच्या बलावर, तसेच गोळ्यांवरील पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या बलावर अवलंबून होती. गोळ्यांवरचे पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाचे बल म्हणजे गोळ्यांचे वजन! इतक्या सर्व गोष्टींची माहिती असल्याने, त्यावरून हेन्री कॅव्हेंडिशने पृथ्वीच्या घनतेचे गणित केले. जून १७९८ मध्ये त्याने जाहीर केलेल्या निष्कर्षांनुसार पृथ्वीची घनता ही पाण्याच्या घनतेच्या तुलनेत ५.४८ पट आढळली. पृथ्वीची घनता मिळताच, गोलाकार पृथ्वीच्या ज्ञात व्यासावरून पृथ्वीचे वजन किती, हे सहजपणे स्पष्ट झाले.
डॉ. राजीव चिटणीस
मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग, चुनाभट्टी, मुंबई २२ office@mavipamumbai.org
